ОСНОВНОЙ ЗАКОН КОНДЕНСИРОВАННЫХ КВАНТОВЫХ СРЕД

ПРЕДИСЛОВИЕ

Ровно за сто лет до начала нового тысячелетия Макс Планк, по его выражению, «посадил физикам в ухо большую блоху». Эта «блоха» оказалась фундаментальной мировой константой и была названа постоянной Планка. Её открытие стало началом эры квантовой физики. Доля истины в шутке гениального физика-теоретика заключалась в том, что ни сам Макс Планк, и никто из физической плеяды его великих современников и последователей вплоть до настоящего времени не смогли понять сущность этой фундаментальной мировой константы с позиций классической физики Ньютона и созданной на её основе молекулярно-кинетической теории.

Это недоразумение (в прямом смысле) было спровоцировано возникшим в первом десятилетии прошлого века физическим релятивизмом А. Эйнштейна, отрицавшим объективную реальность пространства согласно философии Э. Маха. Такая ситуация привела теоретическую физику к тяжелейшему эвристическому кризису середины ХХ века. Сам А. Эйнштейн в 1950 г. был вынужден заявить: «Нет ни одного понятия, относительно которого я был бы уверен, что оно останется незыблемым. Я даже не уверен, что нахожусь на правильном пути вообще...». (А. Эйнштейн. Собрание научных трудов. М., «Наука», т. 4, с. 561.) В 1955 году в своём предсмертном научном завещании он написал: «Можно убедительно доказать, что реальность вообще не может быть представлена непрерывным полем. Из квантовых явлений, по-видимому, следует, что конечная система с конечной энергией может полностью описываться конечным набором чисел (квантовых чисел). Это, кажется, нельзя совместить с теорией континуума и требует для описания реальности чисто алгебраической теории. Однако сейчас никто не знает, как найти основу для такой теории». ( Там же, т.2, с. 873.)

В 1966 году крупнейший теоретик релятивистской квантовой физики П.А.М. Дирак заявил: «Необходимо, чтобы квантовая теория поля базировалась на таких понятиях и методах, которые можно было бы унифицировать с понятиями и методами остальной физики... Общепринятую трактовку квантовой теории поля следует рассматривать в качестве паллиатива без всякого будущего.... Таким образом, квантовая теория поля на той стадии развития, на которой я её оставляю, далека от завершения. Целый ряд направлений теории нуждается в дальнейшем развитии. Важнейшее из них - найти какой-нибудь подход к вопросу о сильных взаимодействиях». (П.А.М. Дирак. Лекции по квантовой теории поля. М., «Мир», 1971, с.7, с.237.)

ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ИДЕИ

Осенью 1967 года к сведению учёных-физиков МГУ (а летом 1968г. к сведению учёных НГУ СО АН) автором была представлена работа «Диалектико-материалистическая единая качественная картина гравитации, инерции и электричества» (копию автор предоставит по требованию), в которой пространство рассматривалось как идеальная жидкость с бесконечно малыми размерами «элементарных» частиц.

Такая интерпретация оказалась настолько адекватной объективной реальности, что, несмотря на неизбежные для дилетанта ошибки, автору удалось, исходя из принципов классической физики, понять и объяснить все известные ему в то время «парадоксы» релятивистской физики, физики атома и элементарных частиц.

Фундаментальные «элементарные» частицы отождествлялись с различными агрегатными состояниями жидкости пространства, по аналогии с пузырьками пара и ледяными шариками в воде (стр. 12, стр.14).

 Так как температура пара выше температуры самой жидкости, то «пузырьки пара» - электроны отталкиваются друг от друга внутри пространственной жидкости (рассредоточиваясь, согласно законам термодинамики). По этой же причине отталкиваются друг от друга и «шарики льда» - протоны, так как их температура ниже температуры жидкости пространства. И, наконец, горячие электроны притягиваются к холодным протонам согласно закону выравнивания температур в системе жидкость - частицы.

 ПРИМЕЧАНИЕ 1. Подобное явление можно наблюдать на опыте «в домашних условиях», одновременно опуская на поверхность тонкого слоя воды в тарелке на расстоянии 10мм друг от друга лёгкие диски диаметром 10 -15мм и толщиной 2 - 3мм (например, нарезанные из пробки), одни нагретые (в «духовке»), а другие охлаждённые (в «морозилке»).

Плотность водяного пара при атмосферном давлении на три порядка меньше плотности льда. Соответственно, именно электрон адекватен пузырьку пара в жидкости пространства, а протон аналогичен шарику льда (например, жидкокристаллическому).

 ПРИМЕЧАНИЕ 2. Нейтрон при такой интерпретации легко вообразить вспененной смесью электрона и протона. «Опадая», пена снова превращается в электрон и протон.

 Свободный электрон стабилен благодаря равновесию сил поверхностного натяжения жидкости пространства, сжимающим его снаружи, и внутренним кулоновским силам, разрывающим его изнутри (аналогично внутреннему давлению пара в пузырьке). На основе этой гипотезы  автору удалось составить уравнение (стр.15) для вычисления новой фундаментальной мировой константы коэффициента поверхностного натяжения жидкости пространства, колоссальная величина которого (порядка 10¹⁹ дин/см) указывала на его физическую связь с «сильным взаимодействием».

Принципиально иным способом на основе явления «дефекта массы» эта же величина (10¹⁹ эрг/см ² ) была получена автором, исходя из гипотезы эквивалентности площади поверхности жидкости пространства, образующей структуру «элементарной» частицы, массе этой частицы (стр. 27). «Совпадение» прямо указывало на физическую сущность «сильного взаимодействия» как поверхностного натяжения жидкости пространства.

Таким образом, была обнаружена прямо пропорциональная зависимость гравитирующей º инертной массы физических тел от площади поверхности жидкости пространства, образующей их структуру:  mc²=fs, где f @10¹⁹  эрг/см ² - коэффициент поверхностного натяжения жидкости пространства, а s - соответствующая площадь её поверхности (вставка «К стр.27»).

Была выдвинута гипотеза, что электроны в атоме могут превращаться в струю пара движущуюся вокруг ядра по кольцевому винтообразному туннелю, образуемому поверхностью жидкости пространства (стр.17-19). Эта идея была в дальнейшем использована теоретиками в известной теории «супергравитации» и «суперструн».

 Так же просто (в первом приближении) объяснялись такие «не объяснимые» ранее в классической физике явления как сверхтекучесть, сверхпроводимость, «корпускулярно - волновой дуализм» света и волн де Бройля, «спиновые эффекты» (двойное преломление света и т.п.) и галактическое «красное смещение» (стр. 16-24). В самом деле, если внимательно посмотреть на движение пузырьков пара или газа, всплывающих со дна на поверхность прозрачной жидкости, легко заметить, что проекция траектории движения пузырька на вертикальную плоскость является синусоидой, а на горизонтальную - окружностью. Сверху видно, как половина из всех пузырьков всплывает, вращаясь справа налево, а другая половина - слева направо («спиновый» эффект).

 ПРИМЕЧАНИЕ 3. Очевидно, что движение сквозь жидкость пространства «элементарных» частиц и фотонов по винтовой траектории легко объясняет физический смысл «поперечности» электромагнитных волн, спина, уравнения Шрёдингера и неопределённости Гейзенберга.

Наконец, в этой работе была впервые представлена система уравнений основного закона сохранения и превращения энергии и материи в виде:E=hn=mc²= fs (1), где, кроме общеизвестных физических величин и фундаментальных мировых констант, фигурируют величина площади поверхности жидкости пространства s, образующей структуру физического объекта, и вновь открытая фундаментальная мировая константа коэффициента поверхностного натяжения этой жидкости f@10¹⁹ эрг/см² (вставка «к стр.23 на обороте» на развороте стр.28).

Совершенно очевидно, что система уравнений (1) устанавливает ту однозначно определяемую связь между всеми известными физическими взаимодействиями, которую не удавалось найти А. Эйнштейну, П.А.М. Дираку и всем остальным физикам-теоретикам, следовавшим стереотипу мышления физического релятивизма.

К сожалению, в отличие от основоположников, эпигоны физического релятивизма не нашли в себе мужества признать его несостоятельность. Начиная с 1967 года и по сей день они пытаются «трансплантировать» идеи автора, основанные на представлении о пространстве как идеальной жидкости в свои релятивистские теории «Большого взрыва», ТВО и ТВС, стремясь преодолеть их несовместимость с помощью введения искусственных «дополнительных измерений» (сверх очевидных четырёх пространственно-временных). Поэтому автор был вынужден продолжать доказывать правильность своих основополагающих идей, одновременно снимая некоторые ошибочные гипотезы неизбежные для дилетанта - первопроходца.

АКСИОМАТИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВА
КАК КВАНТОВОЙ ЖИДКОСТИ

После ознакомления с результатами гениальных экспериментов с жидким гелием академика П. Л. Капицы и его коллег, автору стало понятно, что идеальность жидкости пространства обусловлена отсутствием броуновского движения её бесконечно малых «молекул». Это значит, что пространство обладает свойствами квантовых жидкостей, систематизированными в теории академика Л. Д. Ландау.

1.                 Было очевидным, что представление о физическом вакууме адекватное идеальной квантовой жидкости (с бесконечно малыми диаметром и массой её «элементарных» частиц) не противоречит ни одному из законов классической физики Ньютона. Следовательно, такое представление не противоречит ни одному из законов молекулярно-кинетической теории и термодинамики.

2.                 Было очевидным, что представление о распространении света в квантовой жидкости пространства адекватное представлению о распространении звуковых волн в «макромолекулярных» квантовых жидкостях не противоречит теоремам преобразования координат и сложения скоростей СТО. При этом введение постулатов Эйнштейна становится излишним, потому что результаты опытов Майкельсона и Морли, преобразований Лоренца и СТО оказываются простым следствием эффекта  Допплера.

3.                 Было очевидным, что представление о пространстве как идеальной квантовой жидкости не противоречит никаким явлениям и законам квантовой физики вообще.

Следовательно, чтобы доказать корректность основополагающих идей в упомянутой работе 1967 г. было необходимо и достаточно доказать, что специфические квантово - механические свойства квантовых жидкостей могут быть представлены в рамках понятий классической физики Ньютона и молекулярно-кинетической теории.

Это и было сделано автором в работе «Физическая сущность пространства как квантовая жидкость» представленной в АН СССР в ноябре 1985 года. В этой работе был вполне раскрыт физический смысл волн де Бройля и постоянной Планка с позиций молекулярно-кинетической теории (копию автор предоставит по требованию).

ОСНОВНОЙ ЗАКОН
КОНДЕНСИРОВАННЫХ КВАНТОВЫХ СРЕД

Представление о физической сущности пространства как объективно-реальной квантовой жидкости близкой к идеальной даёт понимание единой физической картины мира, в которой все физические объекты образуются этой квантовой жидкостью (как её различные агрегатные состояния) и аннигилируют в неё же согласно фундаментальному  основному закону сохранения и превращения энергии и материи, описываемому системой уравнений (1). Из этого следует, что молекулы «лабораторных» квантовых жидкостей «погружены» в квантовую жидкость пространства и взаимодействуют с ней по тем же законам.

Установлено, что фазовый переход от обычных свойств к квантово-механическим происходит в жидкостях при Т£ 2,7^° К, равной температуре реликтового излучения (т.е. температуре квантовой жидкости пространства). Значит, минимальный элементарный «импульс энергии» (по аналогии с названием «импульс силы»), которым могут обмениваться между собой молекулы любых квантовых жидкостей должен быть одним и тем же для всех квантовых жидкостей, если они подчиняются классическим законам молекулярно - кинетической теории теплоты (т.к. средние кинетические энергии молекул любой массы одинаковы при одинаковой температуре среды).

Безотносительно к какой либо конкретной жидкости в упомянутой работе «Физическая сущность пространства как квантовая жидкость» дан приближённый вывод формулы минимального импульса энергии Н=Vmd (уточнённо), где V - скорость звука в квантовой жидкости, m - масса её молекулы, а d - диаметр этой молекулы.

 Например, для квантовой жидкости гелий-II (с одноатомной молекулой ₂⁴He) имеем: V=2,4´10⁴ см ¤ сек; m=6,6465´10 ^-24г; d=4,1531´10 ^{- 8}см. Перемножая эти величины, получаем:  (2,4´10⁴см¤сек)´(6,6465´10^-24г)´(4,1531´10^-8см) =6,625´10^-27г см²¤сек. Умножив и разделив этот результат на одну и ту же размерность времени (секунду) получим 6,625´10 ^-27эрг´сек, т.е. величину тождественно равную постоянной Планка h.

ПРИМЕЧАНИЕ 4. Размер d=4,1531´10 ^{- 8}см диаметра одноатомной молекулы изотопа гелия ₂⁴He находится, исходя из классической атомно - молекулярной теории, следующим образом. Объём v жидкости, приходящийся на каждую молекулу, находим по известной формуле v=M:(rN_A), где: M=4,0026 г ¤моль - граммоль изотопа ₂⁴He;  r=0,14286 г ¤см³ - удельная плотность гелия-II (в семь раз легче воды); N_A=6,0221´10 ²³ моль ^{- 1} - число Авогадро. Подставив числа в формулу и вычислив, получим: v=46,5247´10 ^{- 24}см³. Такой объём занял бы кубик, ребро которого равнялось бы v^1/3=3,5966´10 ^{- 8}см. Если граммолю М жидкого гелия-II придать форму куба, то в нём ровными и плотными рядами и столбцами разместилось бы количество кубиков объёма v в точности равное числу Авогадро. Если бы диаметр молекулы - атома изотопа ₂⁴He гелия был равен ребру v^1/3 кубика, то, вписанные в каждый кубик, они тоже заняли бы весь объём куба гелия-II. Но шары не могут при полном отсутствии трения стоять друг на друге ровными рядами и столбцами, как кубики. Под действием тяжести каждый верхний ряд шаров обязательно соскользнёт во впадины между шарами нижнего ряда. Расстояние между осями рядов уменьшится. ( Такое же перестроение произойдёт и в горизонтальных рядах шаров под давлением столба жидкости.) Объём граммоля уменьшится, расчётная плотность жидкости окажется выше экспериментальной. Чтобы расстояние между рядами и столбцами, а значит количество молекул, плотность и объём  гелия-II остались неизменными, диаметр d молекулы, согласно евклидовой геометрии, должен быть равным стороне равностороннего треугольника, вершины которого являются центрами трех касающихся друг друга шаров - молекул, а высота равна ребру v^1/3 кубика.  Таким образом, находим, что

Таким образом, на основе классической молекулярно - кинетической теории автором открыт фундаментальный (основной) закон конденсированных квантовых сред, заключающийся в том, что ПРОИЗВЕДЕНИЕ СКОРОСТИ ФОНОННОГО ЗВУКА НА МАССУ И ДИАМЕТР МОЛЕКУЛЫ КОНДЕНСИРОВАННОЙ СРЕДЫ ЯВЛЯЕТСЯ ПОСТОЯННОЙ ВЕЛИЧИНОЙ ТОЖДЕСТВЕННО РАВНОЙ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА h=6,625´10 ^-27эрг´сек.